Почему жизнь зародилась в воде

Зарождение жизни. И вышел человек из воды…

Многочисленные данные, накопившиеся в антропологии, свидетельствуют о том, что предки человека жили в воде. И современные люди сохранили хотя бы на начальном этапе своего развития доказательства, говорящие в пользу «водных» предков человечества.

До своего появления на свет девять месяцев ребёнок проводит в околоплодных водах. Причём в первые недели развития плод имеет жаберные щели и хвост. Иногда у новорождённых детей наблюдается серьёзное заболевание, ихтиоз, при этом наблюдаются изменения кожных покровов, при этом кожа младенцев по структуре напоминает рыбью чешую.

У таких деток часто остаются и перепонки между пальцами, которые обычно исчезают у нормально развивающегося плода задолго до его рождения. Дети с этим заболеванием, если и выживают, то нуждаются в постоянном увлажнении кожи, которая обладает чрезвычайной сухостью. Является ли данная патология ещё одним свидетельством в пользу происхождения человека из воды? Трудно сказать.

Тем не менее, останки странных «рыбоподобных» существ, которые периодически находят археологи, продолжают будоражить умы учёных-эволюционистов.

Так, участники экспедиции, которую возглавил профессор Ричард С. Страттон, обнаружили в одной из пещер на Тибете четыре мумии, которые никак не подходят под описание обычных людей. У этих мумий, рост которых составлял 5 м, имелись ластоподобные ступни с межпальцевыми перепонками, а также в придачу к обычным органам дыхания прилагались и дополнительные – жабры.

Подобная необычная находка была сделана ещё в 1856г исследователем У.Буллосом и доктором К.Джилмором. Эти специалисты на территории Пенсильвании и Миссури в слоях каменноугольного периода натолкнулись на отпечатки следов загадочного существа, которое перемещалось на задних лапах. Причём следы походили на человеческие, вот только пальцы были растопырены таким образом, как будто ступни служили заодно и ластами. И эта находка позволяет сделать вывод, что за 300 млн. лет до того как появились первые обезьяны, под водой жили существа, к тому же умевшие ходить на двух ногах!

Многие народы в своих легендах связывали возникновение жизни на Земле именно с рыбами. И можно собрать большое количество мифов, в которых говорится о том, что некогда господствующей расой на нашей планете являлись люди-рыбы, по внешнему виду напоминавшие амфибий. Эти покрытые чешуёй создания дышали жабрами и большую часть времени проводили под водой.

Индейцы, населявшие территорию современной Америки, верили, что в воде обитает народ «водных индейцев», а их сородичи из Перу рисовали на стенах пещер человека с ластами и хвостом, выходящего из моря.

Древние шумеры главную роль в создании их цивилизации отводили рыбоподобному человеку Оаннесу. В записях вавилонского историка Белрушу (IV— III вв. до н.э.) говорится о том, что однажды к шумерам, жившим подобно диким зверям, из вод Эритрейского моря пришло существо с телом рыбы и головой человека, причём помимо хвоста у этого создания были и ступни. Оаннес умел говорить, он научил людей строительству, грамоте и умению возделывать землю. Этот загадочный получеловек мог проводить среди людей целые дни, не нуждаясь при этом в пище.

В пользу существования подводной расы полулюдей говорят и старейшие мегалитические постройки, расположенные на островах Мальты. Причём часть этих мегалитических храмов, которые, судя по размерам, предназначались для людей очень маленького роста, были найдены под водой. Но на расстоянии двух километров от берега. Специалисты при помощи лабораторных анализов доказали, что эти постройки не опустились под воду со временем, а были построены именно в воде 5000 лет назад. А тот факт, что мощёные дороги ведут вглубь моря, говорит в пользу того, что храмы использовались именно обитателями подводного мира.

Сохранившиеся до наших времён древнеиндийские тексты рассказывают о существовании в далёкие времена подводного многомиллионного общества демонов – данавов, а в старинных китайских и японских записях тоже говорится о человекоподобных созданиях с перепонками между пальцами.

Не исключено, что до сих пор в глубинах океанов обитают представители высокоразвитой цивилизации. И никому не известно, что скрывают под собой многокилометровые слои воды. Но то, что в морских пучинах регулярно происходят необъяснимые явления – это было ясно тысячи лет тому назад.

Например, на различных участках Мирового океана иногда появляются светящиеся колёса, вращение которых идёт против часовой стрелки. Свечение от этих образований можно увидеть и днём и ночью, а диаметр кругов достигает 200м!

В конце прошлого века японские учёные натолкнулись на странный водоворот в Тихом океане, находящийся на глубине 500 м. Гигантский водоворот в диаметре достигал 100км, причём высокая скорость его вращения заставляла усомниться в его природном происхождении. К тому же с периодичностью в 100 дней направление вращения водоворота менялось. Чуть позже были найдены и другие подобные образования, и все они обладали способностью к спонтанному появлению и исчезновению, что нехарактерно для естественных водоворотов. Может быть, именно раса разумных подводных существ и является источником этих странных явлений?

Вполне возможно, что наблюдая за жизнью людей, живущие под водой создания не желают быть замеченными, и используют особые маскировочные средства, чтобы избежать нежеланных контактов. В пользу этой гипотезы говорят результаты наблюдений океанологов, проводившихся не один год. Выяснилось, что раз в 20 лет громадная по размерам площадь поверхностных вод в Атлантическом океане нагревается без видимых причин, и в результате повышенной испаряемости эти территории покрываются плотными густыми облаками, которые не в силах разогнать даже мощные сезонные ветра. И кто знает, что происходит во время того, пока стоит эта непроницаемая облачная пелена.

Курорт с горячими источниками: почему жизнь зародилась на суше, а не в океане

Теории и практики

Земля обладает двумя особенностями, которые стали главными предпосылками возникновения жизни. Жидкая вода служит растворителем для биохимических реакций, а тектоническая энергия может эти реакции запустить. О том, как выглядела планета, когда этот процесс только начинался, в своей книге «От атомов к древу. Введение в современную науку о жизни» рассказывает биолог Сергей Ястребов. T&P и премия «Просветитель» публикуют отрывок из главы с актуальными гипотезами ученых об истоках эволюции.

Есть несколько гипотез, более-менее детально расписывающих вероятные первые химические шаги на пути к жизни. Они отличаются в деталях, но едины в главном. Все эти гипотезы предполагают, что местами зарождения жизни были не открытые водоемы, а микрополости в грунте или минеральных осадках, куда подводилась энергия от горячих источников или от вулканов. Надо сказать, что это не такая уж новость. Например, известный швейцарский биолог Карл фон Нэгели еще в XIX веке писал по поводу зарождения жизни: «Вероятно, это случилось не в открытой воде, а во влажном слое тонкого пористого материала (песка, глины), где совместно действовали молекулярные силы твердых, жидких и газообразных тел». Вот это мнение сейчас и стало научным мейнстримом. Где возникновение жизни наименее вероятно — так это в водной толще спокойного океана, освещенного солнцем. Там просто нет таких потоков энергии и вещества, которые зарождающаяся жизнь могла бы «оседлать» и перенаправить себе на пользу.

«От атомов к древу. Введение в современную науку о жизни»

Итак, где-то в воде, пропитывавшей окрестности древних вулканов или горячих источников, начались автокаталитические (то есть самоускоряющиеся) химические реакции, цепочки которых вскоре стали пересекаться за счет общих промежуточных продуктов и замыкаться в циклы. Главные участники этих реакций, скорее всего, были небольшими органическими молекулами, поначалу даже одноуглеродными. Но были не простыми. Особенность любой автокаталитической реакции по определению состоит в том, что ее продукт одновременно является катализатором, то есть веществом, ускоряющим ход самой реакции. При условии достаточной сложности реакционной системы (а оно в данном случае наверняка соблюдалось: и реагентов, и продуктов было множество) автокаталитические реакции приобретают свойство саморазвития, потому что в них появляется обратная связь: небольшое изменение механизма реакции влияет на состав ее продуктов, изменение которого, в свою очередь, влияет на механизм — и так шаг за шагом. Спустя какое-то время в системе автокаталитических реакций начали синтезироваться аминокислоты, простейшие углеводы, а там дело дошло и до полимеров — сперва простых, потом посложнее. Наконец, некоторые из этих полимеров «научились» катализировать сначала синтез друг друга (это совсем легко), а потом и воспроизводство самих себя. Иными словами, они стали репликаторами. А с появлением репликаторов автоматически включается дарвиновский механизм естественного отбора, необходимые и достаточные условия для которого — самовоспроизводство, наследственность, изменчивость и конкуренция за субстрат. Все, с этого момента биологическая эволюция запущена.

Можно не сомневаться, что на этих первых этапах жизнь была еще практически незаметной для постороннего наблюдателя (если бы, конечно, он мог тогда существовать). Это легко понять, если вообразить себя инопланетным путешественником, прибывшим пусть даже к самой колыбели земной жизни. Что он увидит? Теплый вулканический грунт, башни пористых осадков на морском дне… И все. Ничего примечательного. Без химического анализа такой путешественник и не понял бы, с чем столкнулся.

Первыми в истории Земли полноценными репликаторами, скорее всего, были молекулы РНК. Дело в том, что из всех биологически активных молекул только РНК может выполнять сразу все жизненно важные функции: и хранение наследственной информации, и ее копирование, и катализ реакций обмена веществ. Белки и их предшественники, более простые пептиды, никогда таких возможностей не имели. Тем не менее первые пептиды наверняка появились примерно в те же времена, что и первые РНК. Это следует из чисто химических соображений. Дело в том, что синтез РНК довольно сложен, а вот аминокислоты — причем именно альфа-аминокислоты, из которых пептиды обычно состоят, — достаточно легко синтезируются из самых простых молекул, например из угарного газа (CO) и циановодорода (HC≡N), в условиях, примерно соответствующих вероятным условиям в окрестностях древних вулканов. Поэтому существование эволюционного этапа, когда автокаталитические системы состояли бы исключительно из РНК, маловероятно. Скорее всего, эволюция пептидов и РНК была сопряженной всегда, еще со времен их гораздо более простых общих предшественников. Возможно, что дополнительной (в придачу к самокопированию) задачей первых репликаторов как раз и был катализ синтеза пептидов, влиявших на химическую среду таким образом, чтобы эти репликаторы с большей вероятностью могли выжить.

Читайте также  Почему тибетские монахи пьют чай с солью

Начало эволюции жизни на Земле (до расхождения клеточных организмов на архей и бактерий). Разумеется, это гипотетический сценарий, но достаточно правдоподобный. Момент приобретения клетками (или их предшественниками) собственного механизма репликации ДНК тут намеренно не уточняется, этот вопрос все еще открыт.

С другой стороны, из современного опыта мы знаем, что белки — более мощные катализаторы, чем РНК, и их возможности в этом плане несравненно разнообразнее. Поэтому не удивительно, что те РНК, которые «научились» катализировать синтез каких-нибудь особых пептидов, получили преимущество в выживании. В результате пептиды (или уже белки?) стали использоваться репликаторами в качестве своего рода молекулярных инструментов, которыми можно было действовать на среду, повышая свои шансы уцелеть и размножиться. Конкурируя друг с другом, РНКовые репликаторы постепенно совершенствовали способность программировать синтез белков, делая это все более и более точно. И в конце концов они «изобрели» механизм трансляции на рибосоме. Этот механизм позволяет запрограммировать всю структуру белка с абсолютной точностью — до каждой аминокислоты. И вот с этого момента возможности живой природы по созданию белков стали буквально безграничными. Заодно появились и первые вирусы — «оппортунистические» репликаторы, которые не стали заводить собственную систему синтеза белка, зато научились паразитировать на чужой.

Следующим важным эволюционным событием был перенос генетической информации с РНК на ДНК. Дело в том, что молекула РНК всем хороша, но вот химическая устойчивость у нее низкая и разрушается она довольно легко. Поэтому длительно хранить на ней генетическую информацию — дело ненадежное. Для этого предпочтителен какой-нибудь другой полимер. Им-то и стала ДНК. Если первые РНК вполне могли синтезироваться спонтанно в неживой природе, то синтез ДНК уже со всей определенностью является «изобретением» живых организмов, и эта молекула с самого начала получила единственную функцию: хранить информацию. Ничего другого она делать не умеет. Одно-единственное преимущество, которое имеет ДНК перед РНК, — ее высокая химическая устойчивость, позволяющая долго и надежно храниться. Для того, кто владеет уникальным «ноу-хау» синтеза каких-нибудь полезных белков, это по-настоящему ценно.

Таким образом, началась эпоха великой перезаписи геномов с РНК на ДНК.

В начале этой эпохи на Земле жили РНК-содержащие организмы, которые наверняка уже освоили к тому моменту технологию точного синтеза белка. Иными словами, ДНК появилась эволюционно позже, чем трансляция. Вполне возможно, что генетическая стратегия первых ДНК-содержащих организмов была похожа на генетическую стратегию ретровирусов. В жизненном цикле вирусов этого типа есть обязательная стадия ретротранскрипции, то есть обратной транскрипции — переноса генетической информации с РНК на ДНК. А вот собственного механизма репликации ДНК у ретровирусов нет. И у клеточных организмов его тоже, скорее всего, вначале не было. Надежные ферменты репликации (они называются ДНК-зависимые ДНК-полимеразы) появились позже. Но уж когда они появились, это дало возможность хранить на ДНК генетическую информацию непрерывно, при необходимости сразу перезаписывая ее с одной молекулы ДНК на другую. И тогда ретротранскрипция стала не нужна.

В результате образовалась самая привычная нам форма жизни: ДНК-содержащая клетка с генетической стратегией «ДНК-РНК-белок».

Признаемся честно: мы не знаем, когда именно живое вещество разбилось на клетки, отделенные от внешней среды и друг от друга замкнутыми липидными мембранами. Вполне возможно, что это произошло раньше, чем появилась репликация ДНК и исчезла обязательная ретротранскрипция.

В таком случае вполне может оказаться, что первые клетки по жизненному циклу напоминали ретровирусы (или даже классические РНК-содержащие вирусы, хотя это менее вероятно). Клеточная мембрана делит весь мир на внутреннюю среду, где химические реакции жестко контролируются геномом, и окружающую среду, где контроль гораздо менее жесткий, требует специальных инструментов (например, выделения из клетки каких-нибудь белков) и где его приходится делить с обладателями других геномов, конкурируя с ними за влияние. Кроме того, клеточная мембрана придает геному целостность, резко ограничивая обмен генетическими элементами с окружающей средой и защищая генетическую систему от генетических паразитов. Только с этого момента приобретает реальный смысл понятие особи, индивидуума, — слово, которое по латыни значит «неделимый».

Парадоксальным образом размножаются все живые клетки именно делением. Материнская клетка делится на две дочерние, которые получают достаточно точные копии ее генома. Цепь последовательно делящихся клеток — это цепь прямых, без всяких метафор, предков и потомков. Иногда потомки одной и той же клетки оказываются в разных условиях (или получают разные мутации) и начинают под действием естественного отбора накапливать различия. Тогда мы можем заметить, что линия предков и потомков ветвится.

Первым таким ветвлением было разделение всех клеточных организмов на архей и бактерий. Оно произошло точно раньше, чем появился полноценный механизм репликации ДНК, и наверняка раньше, чем появились клеточные мембраны современного типа. А это означает, что типичные (с нашей точки зрения) клетки, окруженные липидной мембраной и имеющие генетическую стратегию «ДНК-РНК-белок», с самого начала существовали в виде двух расходящихся эволюционных ветвей. Так возникло древо жизни.

Первобытный бульон: где и когда зародилась жизнь на Земле

На 3 миллиарда лет раньше

Австралийские учёные заявили, что обнаружили древнейшие следы жизни на суше — им почти 3,5 миллиарда лет. К такому выводу учёные пришли, исследовав геологическую формацию Дрессер в области Пилбара (Западная Австралия). Подобные участки, не затронутые тектонической активностью в последний миллиард лет, называют кратонами.

Результаты исследований древней геологической формации Дрессер в кратоне Пилбара говорят о том, что её отложения сформировались в водоёмах на суше. На это указывает обнаружение гейзерита — кремнезёмистой породы, которая по большей части состоит из опала. Гейзерит, или кремнистый туф, формируется в местах расположения гейзеров или потоков термальных вод. Что интересно, подобной породы старше 400 млн лет ещё не находили.

Не менее важной находкой австралийских учёных стали строматолиты — отложения, которые являются результатом жизнедеятельности микроскопических организмов. В части отложений обнаружены небольшие пузырьки, которые могли появиться в результате выброса газообразных продуктов метаболизма древних бактерий. Подобные пузырьки появляются и сохраняются только в особой субстанции — полимерном веществе, которое выделяют живые клетки.

На Земле и за её пределами

Австралийские находки интересны по двум причинам. Во-первых, если учёные из центра астробиологии правы, то им удалось найти подтверждение тому, что жизнь на Земле могла зародиться в термальных пресных источниках на суше, а не в солёных водах океана.

«Наша находка, и без того удивительная, не только отодвигает представление о существовании жизни в горячих источниках на 3 млрд лет назад, но и говорит о том, что жизнь на суше могла появиться на 580 млн лет раньше, чем считалось, — поясняет руководитель исследовательской группы Тара Джокич. — Это может означать, что жизнь зародилась в пресных термальных источниках на суше, а не вышла из глубин океана и адаптировалась к земле, хотя этой версии сейчас и уделяют гораздо больше внимания».

Во-вторых, найденные в кратоне Пилбара породы могут подсказать, где и как искать на Марсе следы некогда существовавшей жизни. По словам исследователей из Австралийского центра астробиологии, грунт на Марсе в некоторых областях обладает признаками такой же геологической структуры, что и кратон Пилбара. К тому же, как пояснил профессор Мартин ван Кранендонк из Австралийского центра астробиологии, кратон Пилбара по возрасту соответствует значительной части коры на Марсе. Подобные районы на Земле большая редкость, поскольку поверхность нашей планеты относительно быстро меняется.

Считается, что ряд локаций, куда NASA может посадить следующий ровер, как раз имеет следы термальных источников. Это, например, Колумбийские холмы Красной планеты.

Соперники по древности

Существуют заявления о находке более ранних форм жизни — притом в солёной воде. Так, ван Кранендонк в 2016 году участвовал в исследовании осадочных пород в Гренландии. Считается, что строматолиты в гренландской формации Исуа, похожие на находки в Австралии, свидетельствуют об очень ранних формах жизни. Отложения этой формации образовались 3,7 млрд лет назад под слоем морской воды.

Группа исследователей из Великобритании, США и Норвегии выступила с ещё более смелым заявлением. В марте 2017 года они сообщили, что обнаружили в канадском Квебеке остатки живых существ, обитавших на Земле 4,28 млрд лет назад. Изученные ими образования со следами железа, минералов и продуктов обмена веществ, по мнению учёных, могут говорить о существах, обитавших на дне океана, у гидротермальных источников. Однако это заявление пока вызвало больше критики, чем поддержки. Специалисты сомневаются и в датировке (по их мнению, найденные образования могут оказаться на миллиард лет моложе), и в биологическом происхождении обнаруженных «признаков жизни».

Читайте также  Долго ли держатся синяки после баночного массажа

Ученые смогли объяснить, как зарождалась жизнь на Земле

Условия зарождения жизни на Земле 4 млрд лет назад

Жизнь появилась на нашей планете спустя примерно полмиллиарда лет после возникновения Земли, то есть около 4 млрд лет назад: именно тогда зародился первый общий предок всех живых существ. Он представлял собой одну-единственную клетку, генетический код которой включал в себя несколько сотен генов. У этой клетки было все необходимое для жизни и дальнейшего развития: механизмы, отвечающие за синтез белков, воспроизводство наследственной информации и выработку рибонуклеиновой кислоты (РНК), которая также ответственна за кодирование генетических данных.

Ученые понимали, что первый общий предок всех живых существ зародился из так называемого первичного бульона — аминокислот, возникших из соединений воды с химическими элементами, которыми были наполнены водоемы молодой Земли.

Возможность формирования аминокислот из смеси химических элементов была доказана в результате эксперимента Миллера — Юри, о котором «Газета.Ru» рассказывала несколько лет назад. В ходе опыта Стэнли Миллер смоделировал в пробирках атмосферные условия Земли около 4 млрд лет назад, заполнив их смесью газов — метана, аммиака, углерода и монооксида углерода, — добавив туда воды и пропуская через пробирки электрический ток, который должен был производить эффект разрядов молний.

В результате взаимодействия химических веществ Миллер получил в пробирках пять аминокислот — основных строительных блоков всех белков.

Спустя полвека, в 2008 году, исследователи провели повторный анализ содержимого пробирок, которые Миллер сохранил в неприкосновенности, и выяснили, что на самом деле смесь продуктов содержала вовсе не 5 аминокислот, а 22, просто автор эксперимента не смог идентифицировать их несколько десятилетий назад.

После этого перед учеными встал вопрос о том, какие из трех основных молекул, содержащихся во всех живых организмах (ДНК, РНК или белки), стали следующей ступенью формирования жизни. Сложность этого вопроса заключается в том, что процесс образования каждой из трех молекул зависит от двух других и не может быть осуществлен в ее отсутствие.

Таким образом, ученые должны были либо признать возможность формирования сразу двух классов молекул в результате случайной удачной комбинации аминокислот, либо согласиться с тем, что структура их сложных взаимосвязей образовалась спонтанно, уже после возникновения всех трех классов.

Проблема была разрешена в 1980-х годах, когда Томас Чек и Сидней Олтмен открыли способность РНК существовать полностью автономно, выступая ускорителем химических реакций и синтезируя новые, аналогичные себе РНК. Это открытие привело к появлению «гипотезы мира РНК», впервые высказанной микробиологом Карлом Везе в 1968 году и окончательно сформулированной биохимиком, лауреатом Нобелевской премии по химии Уолтером Гилбертом в 1986 году. Суть этой теории заключается в том, что основой жизни признаются молекулы рибонуклеиновой кислоты, которые в процессе самовоспроизведения могли накапливать мутации. Эти мутации в конечном итоге привели к способности рибонуклеиновой кислоты создавать белки. Белковые соединения являются более эффективным катализатором, чем РНК, и именно поэтому создавшие их мутации закрепились в процессе естественного отбора.

Одновременно с этим сформировались и «хранилища» генетической информации — ДНК. Рибонуклеиновые кислоты сохранились как посредник между ДНК и белками, выполняя множество различных функций:

они хранят информацию о последовательности аминокислот в белках, переносят аминокислоты в места синтеза пептидных связей, принимают участие в регулировании степени активности тех или иных генов.

На данный момент у ученых нет однозначных доказательств того, что подобный синтез РНК в результате случайных соединений аминокислот возможен, хотя определенные подтверждения этой теории есть: так, в 1975 году ученые Манфред Сампер и Рудигер Льюс продемонстрировали, что при определенных условиях РНК может спонтанно возникнуть в смеси, содержащей только нуклеотиды и репликазу, а в 2009 году исследователи из Университета Манчестера доказали, что уридин и цитидин — составляющие части рибонуклеиновой кислоты — могли синтезироваться в условиях ранней Земли. Тем не менее некоторые исследователи продолжают критиковать «гипотезу мира РНК» из-за чрезвычайно низкой вероятности спонтанного возникновения рибонуклеиновой кислоты, обладающей каталитическими свойствами.

Ученые Ричард Вульфенден и Чарльз Картер из Университета Северной Каролины предложили свою версию формирования жизни из первичного «строительного материала». Они полагают, что аминокислоты, сформировавшиеся из набора существовавших на Земле химических элементов, стали базой для образования не рибонуклеиновых кислот, а других, более простых веществ — белковых ферментов, которые сделали возможным появление РНК. Исследователи опубликовали результаты своей работы в журнале PNAS.

Ричард Вульфенден проанализировал физические свойства 20 аминокислот и пришел к выводу, что аминокислоты могли самостоятельно обеспечивать процесс формирования структуры полноценного белка. Эти белки, в свою очередь, являлись ферментами — молекулами, ускоряющими химические реакции в организме. Чарльз Картер продолжил работу своего коллеги, показав на примере фермента под названием аминоацил-тРНК-синтетаза то огромное значение, которое ферменты могли играть для дальнейшего развития основ жизни: эти

белковые молекулы способны распознавать транспортные рибонуклеиновые кислоты, обеспечивать их соответствие участкам генетического кода и тем самым организовывать верную передачу генетической информации последующим поколениям.

По мнению авторов исследования, им удалось найти то самое «недостающее звено», которое было промежуточным этапом между образованием аминокислот из первичных химических элементов и складыванием из них сложных рибонуклеиновых кислот. Процесс образования белковых молекул достаточно прост по сравнению с образованием РНК, а его реалистичность была доказана Вульфенденом на примере изучения 20 аминокислот.

Выводы ученых дают ответ и еще на один вопрос, в течение долгого времени волновавший исследователей, а именно: когда произошло «разделение труда» между белками и нуклеиновыми кислотами, к которым относятся ДНК и РНК. Если теория Вульфендена и Картера верна, то можно смело утверждать: белки и нуклеиновые кислоты «поделили» между собой основные функции на заре возникновения жизни, а именно около 4 млрд лет назад.

Жизнь на Земле зародилась не в воде, а в огне

Общепринятая теория гласит, что жизнь на Земле зародилась в воде, вернее, в Мировом океане, омывающем нашу планету. Однако недавно Уильям Мартин из Университета Дюссельдорфа (Германия) и его коллеги обнаружили доказательства того, что первый организм, который считается предком всех землян, обитал в горячем гейзере или вулканическом озере.

Загадка «Луки»

В последнее время многие специалисты по эволюционной биологии говорят о том, что жизнь могла зародиться вовсе не в океане, а на поверхности суши. Кроме того, она могла появиться в озерах и у жерл вулканов. Об этом свидетельствует тот факт, что в первичном океане было крайне мало элементов, являющихся важными для органической жизнедеятельности, в частности, молибдена, бора и азота.

В своей статье, опубликованной в журнале Nature Microbiology, немецкие ученые излагают результаты анализа древнейших генов, содержащихся в геномах обитающих на Земле существ. Из них следует, что их первопредок, которого условно называют «Лука» (Last Universal Common Ancestor — «последний всеобщий предок»), мог жить только в теплой воде, в которой мало кислорода, но много минеральных элементов. Именно такая среда создается в гейзерах вулканов.

О чем рассказала «вертикальная» ДНК

Основной проблемой при «реставрации» генома «Луки» является то, что микроорганизмы передают гены не только «по вертикали», но и «по горизонтали», обмениваясь хромосомами и фрагментами ДНК с другими видами. Из-за этого наиболее распространенные гены нельзя считать самыми древними и общими характеристиками организма. Они могли распространиться и относительно недавно в ходе горизонтального «обмена» ДНК и в результате вымирания тех подвидов, которым эти гены не достались. Поэтому группа Мартина решила включить в свое исследование только гены, передающиеся «вертикальным» способом. Обязательным условием являлось их присутствие хотя бы в двух видах бактерий и архей. В общей сложности исследователями было проанализировано более шести миллионов генов, подразделявшихся на 286 тысяч генетических семейств, из которых лишь 355 удовлетворяли необходимым критериям. Таким образом Мартину и его команде удалось выделить те генетические черты, которыми обладал «Лука», живший на Земле 3,3-3,5 миллиарда лет назад.

К счастью, три с половиной сотни семейств генов, соответствовавшие критериям отбора, представляли собой не беспорядочные наборы обрывков ДНК, имеющих различные функции, а давали вполне конкретное представление о том, в какой среде обитали эти организмы и как им удавалось в ней выживать. Поскольку в геноме «Луки» присутствовали белки, необходимые для жизни в горячей среде, ученые высказали предположение, что его средой обитания были геотермальные источники или вулканические озера, лишенные кислорода. Энергию, которая требовалась для питания клеток, «Лука» извлекал из разницы в концентрации различных ионов. Также источниками его питания являлись водород и углекислота.

Хотя вероятность того, что жизнь на Земле имеет «вулканическое» происхождение, достаточно высока, все же существуют и другие возможности. Так, предки «Луки» могли образоваться из органических соединений в иной среде, но впоследствии изменения этой среды или конкуренция с другими видами, ныне вымершими, могли вынудить их переселиться поближе к вулканам.

Жизнь старше, чем мы думаем?

Кстати, не так давно геохимики из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) Марк Харрисон и Крейг Мэннинг заявили, что первые живые организмы на Земле могли появиться гораздо раньше, чем принято считать, — вскоре после образования планеты.

Исследователи изучили более десяти тысяч образцов циркона, образовавшихся из расплавленных вулканических пород на территории Западной Австралии еще на заре формирования планеты. Соотношение в этих камнях углерода-12 и углерода-13 указывает на присутствие фотосинтетической жизни. Выделив 656 образцов с темными пятнышками, ученые подвергли 79 из них Раман-спектроскопии. Оказалось, что один из образцов в двух местах имеет вкрапления графита — чистого углерода. Соотношение в минерале урана к свинцу помогло определить его возраст — 4,1 миллиарда лет.

Читайте также  Какие сорта рыбы считаются жирными

По всей вероятности, говорят авторы исследования, простейшие организмы появились на нашей планете почти сразу же после того, как она сформировалась, но потребовались многие миллионы лет, чтобы у них выработалась способность к фотосинтезу.

Около 2,1 миллиарда лет назад возникли многоклеточные организмы. Около 1200 миллионов лет назад на Земле появились первые водоросли, а 450 миллионов лет назад — высшие растения. Появление первых беспозвоночных животных относится к эдиакарскому периоду (541-635 миллионов лет до нашей эры), а появление первых позвоночных — к кембрийскому взрыву (525 миллионов лет назад). После чего жизнь продолжала непрерывно эволюционировать. И этот процесс продолжается до сих пор.

Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен

Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.

Теория водного происхождения человека

Идея того, что наши человекообразные предки прошли в своем развитии долгую водную фазу, была выдвинута замечательным британским морским биологом сэром Алистером Харди (1896-1985) в статье, напечатанной в журнале «New Scientist» в 1960 году.

К слову, Харди был не первым — его предшественником был немецкий ученый Макс Вестенхофер (1871-1957), предположивший то же самое в своей книге «The Unique Road to Man» (Уникальный путь к человеку) (1942).

Харди заметил, что человеческое тело обладает некоторыми свойствами, которые редко встречаются у других млекопитающих и, конечно, у наших друзей-приматов.

Например, у нас удивительно мало волос на теле, а те, что есть, располагаются не в направлении от головы к телу, а распределяются от середины туловища, например на мужской груди. Мы можем задерживать дыхание — способность, практически уникальная в животном царстве. Мы ходим прямо и т.д.

Очень немногие млекопитающие практически лишены волосяного покрова, как и мы, и почти все они проводят большую часть своей жизни в воде, или у них были предки, которые это, возможно, делали; отсутствие волос позволяет быстрее плавать, вот почему спортсмены-пловцы зачастую делают депиляцию.

Даже если не рассматривать это, само расположение наших волос некоторым образом способствует плаванию. Жировой слой люди часто в шутку называют подкожным салом, а этот термин в действительности показывает, что мы мыслим в контексте водного происхождения человека.

Способность сознательно задерживать дыхание в воде бесценна, особенно в случае подводной охоты. Трудно представить, почему эта способность могла бы стать полезной адаптацией, если существо живет почти всегда на суше.

Кроме того, человек — прямоходящее существо. Многие палеонтологи ставят под сомнение образ наших предков, которые вышли из лесов на равнину и затем развили в себе бипедализм — двуногое хождение, в результате которого естественным образом произошел скачок в развитии их головного мозга.

Вот что кажется наиболее вероятным сценарием: возможно, семь миллионов лет назад мир видел начало ледникового периода, который завершился (если он и в самом деле завершился) лишь несколько тысяч лет назад. Он повлиял даже на тропические регионы: при изменении планетарного климата исчезли большие области джунглей, и на тех местах появились травянистые равнины.

Это вынудило многих обитателей джунглей изменить рацион, потому что их прежний фруктовый рацион сильно оскудел, и вместо этого они постарались по возможности перейти на траву и кусты. Среди тех, кто освоил равнины, были предки современных слонов и носорогов; это доказывается их ископаемыми зубами, которые показывают признаки адаптации к оскудевшей пище.

Напротив, человекообразные предки, по-видимому, поначалу оставались в исчезающих джунглях, совершенствуясь в собирательстве фруктов: они развили бипедализм настолько, что могли идти вдоль веток, свободными руками срывая фрукты. Ко времени ухода из джунглей они уже совершенно точно ходили на двух ногах или были близки к этому — эта способность давала им большое преимущество.

Во всяком случае, такова общепринятая версия. Но никто до сих пор не выдвинул абсолютно убедительного объяснения, почему наши предки адаптировались к такому способу передвижения.

Харди и вслед за ним Морган указывали, что существует лишь один образ жизни, в котором вертикальное положение не только легче для существа, которое привыкло передвигаться на четырех конечностях, но и может быть серьезным преимуществом в борьбе за выживание.

Такой образ жизни может иметь место, если существо проводит большую часть времени на относительном мелководье. Вода выталкивает тело, только облегчая стояние на двух ногах, в то время как вертикальное положение тела означает, что существо может идти от берега в море или реку, не вылезая из воды и не создавая волн, пускаться вплавь и при этом держать голову над поверхностью воды.

Они предположили, что наши предки прошли в своем развитии через фазу, когда они жили именно так. Позднее, когда изменения среды подтолкнули наших предков к тому, чтобы вновь быть активными на суше, прямохождение сохранилось, тело к тому времени уже адаптировалось к нему; следовательно, тело уже было лучше приспособлено для бега и ходьбы.

Этим может объясняться особенность осанки и походки знаменитого австралопитека Люси — ископаемого гоминида, который не был ни человеком, ни обезьяной: к тому времени, когда он жил, наши предки еще не приспособились полностью к передвижению по суше на двух ногах.

Еще несколько фактов, указывают на вероятное водное происхождение человека

  • Характерная морщинистость, появляющаяся на кончиках пальцев от долгого пребывания в воде может быть объяснена тем, что так легче ухватывать пищу, например моллюсков.
  • Маленькие дети при виде лужи всегда постараются в неё залезть. Детеныши обезьян никогда не полезут в воду по своей воле.
  • Длинные волосы на человеческой голове позволяют детенышам цепляться за них в воде. У остальных приматов на голове шерсть короткая.
  • Человеку в день необходимо употреблять около двух литров жидкости. Обезьяны получают жидкость из фруктов и листьев. Саванная теория не может объяснить, где человек в засушливой саванне взял бы столько воды ежедневно. Акватическая теория это объясняет.
  • У человека из всех приматов самый длинный пенис и однозначной теории, объясняющей, почему так, на данный момент не существует. Но при совокуплении в воде такая длина обеспечивает стопроцентное попадание сперматозоидов во влагалище.
  • Жизненная необходимость человеческого организма в потреблении йода и хлорида натрия (соли), в изобилии находящегося в морских продуктах. Отсутствие йода в потребляемых продуктах приводит к заболеваниям щитовидной железы.
  • Широкие человеческие ладони, в отличие от длинных и узких ладоней обезьян, позволяют отлично плавать, загребая воду руками.
  • Большой объём жировой ткани на молочных железах характерен только для человека. Это может быть объяснено тем, что молоко должно было сохранять тепло в холодной воде. У самок обезьян молочные железы маленькие и без жировой ткани.
  • Человек предпочитает жить или отдыхать на берегах водоёмов. Если человеку предложить построить дом или провести отпуск в саванне, джунглях, глухом лесу или на берегу моря, реки или озера, подавляющее большинство выберет берег водоёма.
  • Многие люди не испытывают проблем с тем, чтобы помочиться, находясь в воде. Для других обезьян это несвойственно.

Все это звучит очень убедительно. Проблема состоит в том, что гипотеза эта еще не доказана: все, что у нас есть, — это окаменевшие кости предков «дочеловеческого» вида и, по отчету окаменелости, очень обрывочные сведения о дочеловеческом развитии.

Тот факт, что мы не можем найти однозначного доказательства, что наши предки прошли через водную фазу, не доказывает гипотезу и не опровергает ее, несмотря на пренебрежительные выводы, высказанные Голландской ассоциацией физической антропологии на конференции в 1987 году по этому вопросу и опубликованные в 1991 году под названием «The Aquatic Ape: Fact or Fiction?» (Водный примат: правда или вымысел?).

С другой стороны, то же отсутствие доказательств делает гипотезу излишней; это положение дел может, конечно, однажды резко измениться, если обнаружится однозначное доказательство. Со времени, когда мы отдалились от других приматов, до первых известных ископаемых гоминидов лежит пропасть в миллион лет, а такого временного промежутка достаточно для того, чтобы мы успели пройти водную фазу.

С 1990-х годов гипотеза о водном происхождении человека изменилась и стала чаще называться гипотезой о происхождении человека от полуводного примата: наши предки вели не полностью водный образ жизни, а населяли берега озер и морей и проводили большую часть своего времени (но не все время) в воде. Сторонники гипотезы утверждают, что этим может объясняться место, где нашли останки Люси (на дне ручья).

Кстати, любопытно, что из самых близких к человеку приматов (шимпанзе, горилла, орангутан) никто не любит воду и не умеет плавать. В зоопарках эти обезьяны могут иногда плескаться в воде, но в природе они соприкасаются с водой в основном лишь когда пьют или переходят ручей вброд.

В других случаях они предпочитают держаться от воды на приличном расстоянии, вероятно связывая с ней возможную смерть от утопления или нападение хищников из засады на водопое.

Автор Джон Грант, из книги «Отвергнутая наука. Самые невероятные теории, гипотезы, предположения»

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: